使用示波器及探头测量电源的控制环路响应

　　电源和稳压器通常设计用于在特定电流范围内保持恒定电压。供应应快速响应需求变化，同时保持恒定的输出，而不会出现过度的振铃或振荡。为此，电源本质上是具有闭合反馈环路的放大器。控制环路测量有助于测量电源如何响应输出负载条件、温度变化或其他变化的变化。

　　频率响应分析可以使用专用设备来执行，但也可以使用较新的示波器来测量控制环路响应。使用示波器、信号源和适当的自动化软件可以快速进行测量并以熟悉的波特图形式呈现。有关更多详细信息，请查看完整的应用笔记“使用示波器测量电源的控制环路响应”。

　　示波器测量

　　使用示波器执行控制环路响应测量需要您在不同频率范围内向控制环路的反馈路径注入激励。示波器可让您测量电路的实际增益和相位，与仅依靠仿真相比，您可以更好地了解设计的稳定性。

　　先进的功率测量和分析软件

　　可以使用配备高级功率测量和分析软件 (4/5/6-PWR)的 4、5 或 6 系列 MSO 来测量电源的控制环路响应。控制回路响应是该软件支持的众多测量之一。

　　为了确定控制回路测量值，软件执行以下功能：

　　控制函数发生器

　　根据两个电压输入计算并绘制增益

　　根据两个电压输入计算并绘制 Vin 和 Vout 之间的相移

　　计算增益裕度和相位裕度

　　控制回路响应测量的测试装置

　　为了收集波特图的数据，必须在低值注入电阻上应用两个探头。示波器测量刺激和响应幅度以计算增益，还测量刺激和响应之间的相位延迟。

　　测量电源控制环路频率响应的装置由以下元件组成：

　　为了测量电力系统的响应，必须将已知信号注入反馈环路。4、5 和 6 系列 MSO提供 内置信号源，可用于通过变压器将此类信号注入控制环路的反馈中。 也可以使用AWG31000外部函数发生器 。

　　在宽带宽内具有平坦响应的注入变压器跨接在注入电阻器上，将接地信号源与电源隔离。变压器的选择取决于控制环路响应的频率范围。例如，Picotest J2101A 注入变压器的频率范围为 10 Hz–45 MHz，与 4/5/6 系列 MSO 的函数发生器选项非常匹配。

　　对于电压测量，建议使用低电容和低衰减的无源探头，例如 TPP0502。这是因为低探头衰减可实现良好的灵敏度，而低电容可最大限度地减少探头负载效应。

　　测量频率响应

　　正确连接负载并设置系统后，必须通过示波器的设置菜单配置激励扫描。这个过程很简单，但有几种方法可以自定义扫描和测量。

　　4、5 或 6 系列 MSO 上的控制环路分析可以利用频谱视图功能，该功能使用示波器每个通道中内置的数字下变频器。该方法提供了对频率分辨率的精细控制。传统的 FFT 方法仍然可以作为替代方法，因此如果您更熟悉它，可以使用它。

　　自动 RBW 设置可用于告诉仪器在整个扫描过程中动态自动调整关键参数，例如分辨率带宽、中心频率和跨度，以获得稳定且可重复的结果。

　　4/5/6-PWR 软件还支持恒定幅度和轮廓幅度扫描。轮廓扫描可让您为不同频段指定不同幅度，从而优化信噪比 (SNR) 以获得更好的结果。

　　解释结果

　　按前面板运行按钮开始测试。测量开始，相位和增益曲线绘制在显示屏上。所得的波特图显示：

　　频率，以对数刻度绘制在 x 轴上

　　增益(绿色迹线)，在 y 轴上，刻度在左侧，以 dB 为单位

　　刺激和反应之间的相位(红色迹线)，在 y 轴上，刻度在右侧，以线性刻度绘制并以度为单位

　　可以在绘图上使用光标来指示特定频率下的增益和相位。两个光标之间的差异也会显示在屏幕上。

　　分析电源内控制环路的稳定性不需要专门的仪器。通过添加功率分析软件、函数发生器、隔离变压器和正确的探头，可以使用通用的、熟悉的示波器来构建波特图。

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